饱和半空间层状土体中群桩动力响应分析(英文)

主要研究了轴向荷载作用下层状饱和土体中群桩的动力响应问题.基于Biot理论,利用传递、透射矩阵法(TRM)推导了竖向圆形荷载作用下层状饱和土体的频域基本解,再根据Muki方法,利用第二类积分方程构建了层状半空间与群桩相互作用的动力积分方程.通过与已知文献结果比较,验证了本方法的正确性.计算结果表明,在两层土中,桩间距较小的群桩,上部软土层的厚度对中心桩和边桩的差异较大,而对于疏桩,影响不大;对于三层饱和土体,中间夹层越硬,群桩的阻抗越大,反之,群桩的抗力越小.     

饱和层状地基的瞬态动力响应分析

在Biot饱和多孔介质理论的基础上,应用Laplace变换、Fourier级数展开和Hankel变换将波动方程转化为一组二阶常微分方程;运用薄层法原理在竖向进行离散求解,得到饱和层状地基Lamb问题的Laplace域内解答,并利用Laplace数值逆变换最终得到时域内的数值解答,最后,通过计算实例验证了本文方法.     

移动荷载作用下饱和土地基无限板的动力响应

利用Biot波动理论、无限大板的弹性理论,研究了移动荷载作用下饱和土地基上覆弹性板的动力响应问题.首先引入两类势函数解耦Biot波动方程,由所引入势函数及二维Fourier变换,得出了土体位移、应力及孔压在变换域内的通解.再根据无限大板的弹性理论求解变换域内饱和土的波动系数及板的内力表达式.最后利用IFFT算法得出时间-空间域内的解析解.通过具体算例,分析了荷载移动速度、土层剪切模量对板内力、土体的动力响应的影响.     

基于无网格法的周期性波浪荷载作用下饱和土体动力响应分析

基于饱和土体Biot理论,采用无网格单元法分析了周期性波浪荷载作用下的饱和土体动力响应。根据移动最小二乘法,将饱和土体的位移、孔隙水压力进行移动最小二乘法离散,位移边界采用拉格朗日乘子法,将位移约束条件引入得到控制方程组。研究表明,无网格法的节点规则与不规则分布都可得到问题解,但相对而言,规则节点分布可以提高计算精度,不规则节点分布的计算结果也能够达到合理的计算精度。相对于有限元法,采用相同时间步长积分,无网格法能够避免计算结果的振动性。     

饱和土体中衬砌隧道在移动荷载下的动力响应

为了研究移动点荷载作用下饱和土体全空间中圆形衬砌隧道的三维动力响应,采用解析方法进行求解.用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质模型模拟土体.引入两类势函数表示土骨架和孔隙水的位移,在不同环向模态下利用修正Bessel方程求解各势函数.结合边界条件,得到频率-波数域内衬砌和土骨架位移、孔隙水压力的解答.对各模态下的解答求和,并进行双重Fourier逆变换得到时间-空间域内的动力响应.通过算例分析荷载速度、土体渗透性等对位移及土体孔压的影响.结果表明:饱和土体中衬砌隧道系统存在临界速度,该速度与土体剪切波波速很接近;位移场和孔压场分布受荷载速度、土体渗透性影响较大;随着土体渗透性增大,土体孔压减小;高速荷载时的位移响应频谱与低速荷载时的差别很大.     

地铁运行引起的饱和地基动力响应

基于Biot饱和多孔介质的波动方程,通过对时间的Fourier变换得出频域内的波动方程,结合边界条件利用Galerkin法推导出频域-波数域内的u-w格式的2.5维有限元方程,通过快速Fourier逆变换求得三维时域-空间域内的动力响应.通过计算实例验证了计算模型.建立地铁-隧道-饱和地基动力相互作用模型,分析地铁移动荷载引起的饱和地基动力响应.研究表明,地铁荷载加振频率对振动幅值及衰减规律的影响很大,控制荷载自振频率是减小环境振动的最佳措施.     

移动荷载作用下地基-轨道系统的土动力分析

以列车运行时的轨道--地基系统为对象，将轨道--地基系统简化为成层地基上的Winkler梁模型，对移动荷载作用下成层地基的动力响应进行分析，得到了移动荷载作用下土的动力响应．     

匀变速荷载作用下Vlazov地基上梁的动力响应分析

针对匀变速荷载作用下道路路面的动力响应问题,本文将荷载假设成匀变速均布荷载,将路面视为置于Vlazov地基上的Euler-Bernoulli梁,利用一种Fourier变换与有限差分法结合的方法,对Vlazov地基上梁在匀变速荷载作用下的动力响应进行了数值求解.与均质弹性地基上梁在单轴匀速荷载作用下的动挠度理论解进行了对...     

移动荷载作用下路面板与饱和弹性地基的动力响应

将路面板作为三维弹性体,建立路面-饱和弹性地基动力响应的层状弹性半空间体模型,对移动荷载作用下路面板-饱和弹性地基系统的动力特性进行了分析.将移动单元法引入到饱和弹性土介质的半解析方法中,构造了随荷载按照相同速度运动的移动层单元,基于移动坐标下饱和弹性土介质的动力控制方程和边界条件,应用加权残数法建立了饱和弹性土介质移动层单元动力方程,该方程可退化为单相弹性路面板移动层单元动力方程,基于此,建立了移动荷载下饱和弹性地基与路面板系统的三维动态响应的统一的半解析方程.数值分析了饱和弹性半空间地基上路面板的动力特性,研究了荷载速度、饱和层渗透系数等参数对路面板位移和土体孔隙水压力响应的影响,研究结果可为路面结构的施工设计及路基动力响应分析提供参考.     

层状粘土地基上柔性条形基础的 Biot 固结沉降分析

采用层状粘土地基模型模拟实际地基的土层参数随深度按层状变化的情况，采用Ｌａｐｌａｃｅ－Ｆｏｕｒｉｅｒ联合变换和传播矩阵技术，由Ｂｉｏｔ固结方程导出了层状粘土地基固结变形的位移，应力及其柔性条形基础沉降的解极表达式．给出的公式简洁明了，计算精度高，计算量小．文末给出了实例计算的数值结果．     

弹性层状土体中波阻板(WIB)减振效果的边界元传递矩阵法分析

采用边界元传递矩阵法,研究了层状土体中埋置波阻板(WIB)对条形简谐荷载振动的减振效果.土体为层状弹性半无限空间,波阻板埋置在层状土体中,通过计算层状土体中不同观察点的插入耗损,分析波阻板的减振效果.数值结果表明:波阻板对低频有较好的减振效果,但当振动波长相对于波阻板的埋深、宽度较小时,对于某些频率的振动,较远处的观察点有频率放大现象.     

移动荷载作用下周期支撑无限长梁动力响应

基于解析法,分析了具有周期等间距弹性支撑的无限长梁在移动荷载作用下的动力响应.当荷载进入考察梁段之前与离开后,梁不会产生振动.而且对于梁在空间距离上呈周期对的观测点,动力响应相同.无限长梁的振动方程采用Euler-Bernoulli梁微分方程,同时满足4个空间边界条件,利用Fourier变换求解微分方程.数值计算表明,当荷载移动速度较小时,梁的振动为准静态;同时,随荷载速度与激励频率增大,梁的振动变形也较大.     

Three-dimensional consolidation deformation analysis of porous layered soft soils considering asymmetric effects

Long-term settlements for underground structures, such as tunnels and pipelines, are generally observed after the completion of construction in soft clay. The soil consolidation characteristic has great influences on the long-term deformation for underground structures. A three-dimensional consolidation analysis method under the asymmetric loads is developed for porous layered soil based on Biot’s classical theory. Time-displacement effects can be fully considered in this work and the analytical solutions are obtained by the state space approach in the Cartesian coordinate. The Laplace and double Fourier integral transform are applied to the state variables in order to reduce the partial differential equations into algebraic differential equations and easily obtain the state space solution. Starting from the governing equations of saturated porous soil, the basic relationship of state space variables is established between the ground surface and the arbitrary depth in the integral transform domain. Based on the continuity conditions and boundary conditions of the multi-layered pore soil model, the multi-layered pore half-space solutions are obtained by means of the transfer matrix method and the inverse integral transforms. The accuracy of proposed method is demonstrated with existing classical solutions. The results indicate that the porous homogenous soils as well as the porous non-homogenous layered soils can be considered in this proposed method. When the consolidation time factor is 0.01, the value of immediate consolidation settlement coefficient calculated by the weighted homogenous solution is 27.4% bigger than the one calculated by the non-homogeneity solution. When the consolidation time factor is 0.05, the value of excess pore water pressure for the weighted homogenous solution is 27.2% bigger than the one for the non-homogeneity solution. It is shown that the material non-homogeneity has a great influence on the long-term settlements and the dissipation process of excess pore water pressure.     

Direct3D场景中3D模型的处理方法

介绍了在三维虚拟场景中Direct3D调用3DSMAX制作完成的模型（实体）的方法,即如何通过D3D来运用3D作品。提出了3D实体的概念,研究了基于坐标综合变换的模型加载过程;重点介绍了向量的坐标变换以及.x文件加载过程中确定3D模型的空间位置的方法;最后用程序再现了一个真实的场景。由于在Direcrt3D中对3D模型的处理介绍得比较少,因此,此研究有一定的应用价值。     

层状地基一维固结数值方法与应用

本文采用数值方法，求解层状地基考虑施工荷载变化的固结微分方程，通过计算，揭示了成层地基的固结特性，说明考虑实际土层分布的必要，为工程中求解一维固结问题提供简便可靠的计算方法。     

基于TMS的数字孪生城市分层影像数据实时绘制方法

三维地形绘制在军事、农业、交通、智慧城市等众多行业中应用广泛,其中影像数据的处理方式主要采用空间网格划分和建立不同层级的瓦片数据。为了提高三维地形的分辨率,切割的瓦片数量呈指数增长,海量瓦片数据的访问、索引和绘制都是需要攻克的技术难题。本文提出了一种基于TMS的分层影像数据实时绘制方法以解决这些问题,并解决不同层级影像衔接处出现严重色差的问题。在该方法中,构建了不同影像层的服务对象,并实现了大量数字孪生城市分层影像的层级、顺序、位置的灵活控制管理。同时,根据视口中的加载瓦片的相对优先级,存入高、中、低三个队列,以加速瓦片数据的调度与绘制。为了加速影像瓦片索引获取,根据视口内的瓦片矩阵范围计算屏幕像素大小,获取影像瓦片的初步层级后与当前文件资源的层级比较确定影像的最终层级,然后计算视口内影像瓦片的索引和根据经纬度、层级计算行列号,从而形成影像资源的请求路径。最后,在多层影像绘制过程中,根据影像层级大小依次从最底层开始两两图层依次混合,得到正确的混合结果。本文针对实际应用中的近、中、远景及沿海等多层影像数据进行了三维地形绘制实验,结果表明,在NVIDIA 2070显卡上能够达到300 FPS的高实时性能,并且达到无影像层级色差且高质量的绘制效果。因此,本方法能够灵活地绘制大规模多层级影像数据,构建出数字孪生城市场景的三维地形。     

一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面电磁散射研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,推出了不同极化状态下的双站散射系数公式．采用一维带限Weierstrass分形粗糙面来模拟实际分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的双站散射系数计算公式．通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了分维、空间基频、标度区间、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面高度起伏均方根及入射波频率对双站散射系数的影响,得到了平面波入射一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面散射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征．     

三维时间基线视差法在变形监测中的应用研究

利用数码相机进行钢结构的变形监测是对传统近景摄影方法的变革,但数码相机属于非测量相机,它没有框标及定向设备,摄影瞬间的内、外方位元素的初始值是无法得到的。因此,常规解法无法解决数码相机获取测量数据的计算处理问题,对此时间基线视差法有其特殊优势。利用三维时间基线视差法处理钢结构变形测量数据的解算方法,给出了实验结果。该方法考虑了分辨率、焦距以及外界环境条件的影响,采用有效的方法进行消除,取得了观测误差小于2/1000的结果。